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Title:
METHOD FOR CONTROLLING AN ARTICULATION ANGLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/076539
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling the articulation angle (γ) during the reversing of a vehicle combination (1), comprising a tractor motor vehicle (2) having at least one trailer (3), by means of a first articulation angle controller (6), which determines an intended steering lock (δsoll) from at least one steerable wheel (5a, 5b) of the tractor vehicle (2) and controls the same via a steering actuator of the tractor motor vehicle (2), in order to achieve a predefined intended articulation angle (γsoll) of the vehicle combination (1). The rate of change of the articulation angle (γ) is limited in such a way that the maximum available setting speed of the steering actuator is sufficient, such that the movement of the at least one trailer (3) follows the intended articulation angle (γsoll), in particular over a predefined range of speed of travel of the vehicle combination (1).

Inventors:
BOOS, Nicolas (Theodor-Heuss-Str. 9, Mutlangen, 73557, DE)
Application Number:
EP2016/071495
Publication Date:
May 11, 2017
Filing Date:
September 13, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH AUTOMOTIVE STEERING GMBH (Richard-Bullinger-Straße 77, Schwäbisch Gmünd, 73527, DE)
International Classes:
B62D13/06
Foreign References:
DE102005043468A12007-03-15
DE102005043470A12007-03-15
US20050000738A12005-01-06
EP2439127A12012-04-11
US20050000738A12005-01-06
EP1810913A12007-07-25
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Claims:
Ansprüche

1 . Verfahren zur Regelung des Knickwinkels (γ) bei der Rückwärtsfahrt eines

Fahrzeuggespanns (1 ), umfassend ein Zugkraftfahrzeug (2) mit mindestens einem Anhänger (3), mittels eines ersten Knickwinkelreglers (6,6.1 ), welcher einen Soll- Lenkeinschlag (ösoii) von wenigstens einem lenkbaren Rad (5a,5b) des Zugfahrzeugs (2) bestimmt und über einen Lenkaktuator des Zugkraftfahrzeugs (2) regelt, um einen vorgegebenen Soll-Knickwinkel (γ30ιι) des Fahrzeuggespanns (1 ) zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsgeschwindigkeit des Knickwinkels (γ) derart begrenzt wird, dass die maximal verfügbare Stellgeschwindigkeit des Lenkaktuators ausreicht, so dass die Bewegung des mindestens einen Anhängers (3), insbesondere über einen vorgegebenen Fahrgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeuggespanns (1 ), dem Soll-Knickwinkel (YSOH) folgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Soll-Knickwinkel (γ30ιι) in seiner

Änderungsgeschwindigkeit, insbesondere in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit ( v ) des Fahrzeuggespanns (1 ), begrenzt wird, bevor er an den ersten Knickwinkelregler (6) übergeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein zweiter Regler,

insbesondere ein Knickwinkelgeschwindigkeitsregler (7), parallel zu dem ersten

Knickwinkelregler (6) geschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Soll-Lenkeinschlag (5son) aus einer Addition eines ersten Soll-Lenkeinschlags (5SOIM) des ersten Knickwinkelreglers (6) und eines zweiten Soll-Lenkeinschlags (5son_2) des zweiten Reglers (7) gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der zweite Regler (7) aktiv wird, sobald die Änderungsgeschwindigkeit des Knickwinkels (γ) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der wenigstens ein vorgegebene Grenzwert in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit ( v ) des Fahrzeuggespanns (1 ) eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als der erste Knickwinkelregler ein Kaskadenregler (6.1 ) verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei in dem Kaskadenregler (6.1 ) aus einer

Regeldifferenz (γ^) zwischen dem Soll-Knickwinkel (γ30ιι) und dem Ist-Knickwinkel (γ) über einen ersten Teilregler (6.1 a) des Kaskadenreglers (6.1 ) eine Soll- Knickwinkelgeschwindigkeit ( YSOU ) ermittelt wird, welche auf vorgegebene Grenzwerte begrenzt wird, wonach eine Regeldifferenz zwischen der begrenzten Soll- Knickwinkelgeschwindigkeit ( Ysou ) und der Änderungsgeschwindigkeit des Ist- Knickwinkels (γ) gebildet und an einen Eingang eines zweiten Teilreglers (6.1 b) des Kaskadenreglers (6.1 ) übergeben wird, welcher den Soll-Lenkeinschlag (5son) berechnet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Soll-Lenkeinschlag (5son_3) des ersten Knickwinkelreglers (6) mittels eines Modells (9) für eine Obergrenze ( Ymax ) und eine Untergrenze ( Ymin ) der Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit ( YSOH ) dynamisch begrenzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei bei dem Modell (9) für die Obergrenze ( Ymax ) der Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit γ30|ι bezüglich der Obergrenze 5max für den

Lenkeinschlag gilt: 5max = , wobei v die

Fahrzeuggeschwindigkeit, γ der Knickwinkel, der Abstand zwischen den Achsen des Zugfahrzeugs, \2 der Abstand zwischen Anhängerkupplung und dem Mittelpunkt der Räder des Anhängers, und \2 der Abstand zwischen Hinterachse des Zugfahrzeugs und der Anhängerkupplung ist.

1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei bei dem Modell (9) für die Untergrenze ( Ymin ) der Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit γ30|ι bezüglich der Untergrenze 5min für den Lenkeinschlag gilt: 5min = , wobei v die

Fahrzeuggeschwindigkeit, γ der Knickwinkel, der Abstand zwischen den Achsen des Zugfahrzeugs, \2 der Abstand zwischen Anhängerkupplung und dem Mittelpunkt der Räder des Anhängers, und \2 der Abstand zwischen Hinterachse des Zugfahrzeugs und der Anhängerkupplung ist.

1 2. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , wobei die vorgegebenen Grenzwerte oder die Obergrenze ( YMAX ) und die Untergrenze ( YMIN ) der Soll- Knickwinkelgeschwindigkeit ( YSO ) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit ( v ) des Fahrzeuggespanns (1 ) eingestellt werden.

Description:
Verfahren zur Regelung eines Knickwinkels

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Knickwinkels bei der

Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns, umfassend ein Zugkraftfahrzeug mit mindestens einem Anhänger nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Zur Regelung des Knickwinkels zwischen Anhänger und Zugfahrzeug bzw.

Zugkraftfahrzeug bei der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns mit einem Anhänger existiert eine Vielzahl von Verfahren. Diese Verfahren bestimmen in der Regel über einen geeigneten Regelalgorithmus aus einem vorgegebenen Soll-Knickwinkel zwischen Anhänger und Zugfahrzeug einen Soll-Radlenkwinkel, um den Soll- Knickwinkel zu erreichen. Dieser Soll-Radlenkwinkel wird durch ein geeignetes

Lenksystem eingeregelt. Es existieren sowohl Verfahren, bei denen die Vorderräder des Zugfahrzeugs gelenkt werden, als auch Verfahren, bei denen die Hinterräder des Zugfahrzeugs gelenkt werden.

Gemäß den in der EP 2 439 127 A1 , der US 2005/000 738 A1 und der EP 1 810 913 A1 beschriebenen Verfahren wird der Fahrer eines Fahrzeuggespanns mit einem

Anhänger bei der Rückwärtsfahrt unterstützt, indem er den Soll-Knickwinkel zwischen Zugfahrzeug und Anhänger vorgibt und dieser durch das Lenksystem eingeregelt wird.

Bei der Rückwärtsfahrt mit einem oder mehreren Anhängern können kleine Änderungen des Lenkradwinkels zu großen Knickwinkeländerungen und sehr hohen

Knickwinkelgeschwindigkeiten bzw. Änderungsgeschwindigkeiten des Knickwinkels führen. Je größer die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, desto stärker ist dieses Verhalten. Je größer die Knickwinkelgeschwindigkeit ist, desto schneller muss der Lenkaktuator mit Lenkbewegungen reagieren. Da der Lenkaktuator physikalisch in seiner

Stellgeschwindigkeit beschränkt ist, kann der Lenkaktuator ab einer gewissen

Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Knickwinkelgeschwindigkeit den Knickwinkel nicht mehr stabil regeln, was zu instabilen Zuständen hin bis zur Kollision von Fahrzeug und Anhänger führen kann (Jackknife). Es kann also zu Situationen kommen, in denen das Lenksystem dem gewünschten Soll-Lenkeinschlag oder Soll-Radlenkwinkel nicht folgen kann. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass der gewünschte Soll-Knickwinkel erst nach einer größeren Fahrstrecke erreicht wird oder sogar dazu, dass die

Knickwinkelregelabweichung des Knickwinkels größer und nicht kleiner wird und damit die Regelung bzw. die dafür verwendete Regeleinrichtung instabil wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung des Knickwinkels der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten zuverlässig einsetzbar ist, insbesondere eine stabile Knickwinkelregelung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Regelung des Knickwinkels bei der

Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns, umfassend ein Zugkraftfahrzeug mit mindestens einem Anhänger, mittels eines ersten Knickwinkelreglers, welcher einen Soll-Lenkeinschlag von wenigstens einem lenkbaren Rad des Zugkraftfahrzeugs bestimmt und über einen Lenkaktuator des Zugkraftfahrzeugs einregelt, um einen vorgegebenen Soll-Knickwinkel des Fahrzeuggespanns zu erreichen, vorgeschlagen, wobei die Änderungsgeschwindigkeit des Knickwinkels derart begrenzt wird, dass die maximal verfügbare Stellgeschwindigkeit des Lenkaktuators ausreicht, sodass die Bewegung des mindestens einen Anhängers, insbesondere über einen vorgegebenen Fahrgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeuggespanns, dem Soll-Knickwinkel folgt.

Um eine stabile Knickwinkelregelung bei steigenden Geschwindigkeiten zu

ermöglichen, wird bei dem vorgestellten Verfahren die Knickwinkelgeschwindigkeit bzw. die Änderungsgeschwindigkeit des Knickwinkels begrenzt. Die

Knickwinkelgeschwindigkeit wird dabei so begrenzt, dass die Stellgeschwindigkeit des Lenkaktuators ausreicht, um die Anhängerbewegungen zu stabilisieren bzw. stabil einzuregeln, insbesondere über einen vorgegebenen Fahrgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeuggespanns. Der vorgegebene Fahrgeschwindigkeitsbereich des

Fahrzeuggespanns kann dabei beispielsweise 1 km/h bis 10 km/h, jedoch auch der gesamte mögliche Fahrgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeuggespanns sein. Vor allem auch bei höheren Geschwindigkeiten bzw. steigenden Geschwindigkeiten, z. B. > 20 km/h soll eine stabile Regelung zuverlässig möglich sein. Auch kann, in vorteilhafter Weise konstant insbesondere mit höheren Fahrgeschwindigkeiten bzw.

Fahrzeuggeschwindigkeiten gefahren werden.

Der Soll-Knickwinkel kann in seiner Änderungsgeschwindigkeit, insbesondere in

Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuggespanns, begrenzt werden, bevor er an den ersten Knickwinkelregler übergeben wird.

Die Knickwinkelgeschwindigkeit wird begrenzt, indem der Soll-Knickwinkel in seiner Änderungsrate begrenzt wird, bevor der Soll-Knickwinkel an einen bestehenden

Knickwinkelregler übergeben wird. Es ergibt sich dadurch eine maximale Soll- Knickwinkelgeschwindigkeit. Der bestehende Knickwinkelregler sorgt damit für eine begrenzte Knickwinkelgeschwindigkeit. Es ist vorteilhaft, wenn die maximale

Änderungsrate des Soll-Knickwinkels abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden kann.

Vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein zweiter Regler, insbesondere ein

Knickwinkelgeschwindigkeitsregler, parallel zu dem ersten Knickwinkelregler geschaltet wird.

Somit wird parallel zu einem bestehenden Knickwinkelregler ein

Knickwinkelgeschwindigkeitsregler geschaltet. Beide Regler können auf den

Lenkaktuator wirken.

Der Soll-Lenkeinschlag oder Stellbefehl für den Lenkaktuator kann aus einer Addition bzw. Summation eines ersten Soll-Lenkeinschlags des ersten Knickwinkelreglers und eines zweiten Soll-Lenkeinschlags des zweiten Reglers gebildet werden.

Der vom Lenkaktuator geforderte Lenkeinschlag (Soll-Lenkeinschlag) kann sonach über eine Summation aus dem Soll-Lenkeinschlag des bestehenden Knickwinkelreglers und dem Soll-Lenkeinschlag des Knickwinkelgeschwindigkeitsreglers bzw. des zweiten Reglers gebildet werden. Der Knickwinkelgeschwindigkeitsregler kann dafür sorgen, dass die Knickwinkelgeschwindigkeit innerhalb der vorgegebenen Grenzen bleibt. Der zweite Regler oder der Knickwinkelgeschwindigkeitsregler kann beispielsweise als PID- Regler ausgeführt sein.

Vorteilhaft ist es, wenn der zweite Regler aktiv wird, sobald die

Änderungsgeschwindigkeit des Knickwinkels einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

Der zweite Regler bzw. der Knickwinkelgeschwindigkeitsregler kann aktiv werden, sobald die Knickwinkelgeschwindigkeit eine vorgegebene Grenze überschreitet. Dazu kann beispielsweise die negierte Knickwinkelgeschwindigkeit durch eine Totzone bzw. Plus/Minus-Grenze geführt werden und dann als Regelabweichung an den

Knickwinkelgeschwindigkeitsregler, insbesondere einen PID-Regler übergeben werden.

Der wenigstens eine vorgegebene Grenzwert kann in Abhängigkeit von der

Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuggespanns eingestellt werden.

Es ist vorteilhaft, wenn die Grenze für die Totzone der Knickwinkelgeschwindigkeit abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden kann. Der vorgegebene Grenzwert kann dabei ein Betragswert sein, welcher jeweils mit positivem und negativem Vorzeichen versehen, die Totzone bildet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann als der erste Knickwinkelregler ein Kaskadenregler verwendet werden.

Der Knickwinkel wird somit über einen Kaskadenregler geregelt. In dieser

Kaskadenstruktur kann der Winkel und die Geschwindigkeit geregelt werden.

In vorteilhafter Weise kann in dem Kaskadenregler aus einer Regeldifferenz zwischen dem Soll-Knickwinkel und dem Ist-Knickwinkel bzw. dem Knickwinkel über einen ersten Teilregler des Kaskadenreglers eine Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit ermittelt werden, welche auf vorgegebene Grenzwerte begrenzt wird, wonach eine Regeldifferenz zwischen der begrenzten Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit und der

Änderungsgeschwindigkeit des Ist-Knickwinkels gebildet und an einen Eingang eines zweiten Teilreglers des Kaskadenreglers übergeben wird, welcher den Soll- Lenkeinschlag berechnet.

In einem derartigen Kaskadenregler wird zuerst aus der Regeldifferenz des

Knickwinkels, also der Differenz zwischen dem Soll-Knickwinkel und dem Ist- Knickwinkel über einen Regler, insbesondere einen PID-Regler eine Soll- Knickwinkelgeschwindigkeit berechnet. Die Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit wird anschließend auf vorgegebene Grenzen bzw. Grenzwerte begrenzt. Aus der

Regeldifferenz aus begrenzter Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit und Ist- Knickwinkelgeschwindigkeit wird über einen weiteren Regler, insbesondere einen PID- Regler, ein Soll-Lenkeinschlag oder ein Stellbefehl für den Lenkaktuator berechnet. Es ist vorteilhaft, wenn die vorgegebenen Grenzwerte für die Soll- Knickwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des

Fahrzeuggespanns eingestellt werden können.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Soll-Lenkeinschlag des ersten Knickwinkelreglers mittels eines Modells für eine Obergrenze und eine Untergrenze der Soll- Knickwinkelgeschwindigkeit dynamisch begrenzt wird. Dabei können die Obergrenze und die Untergrenze der Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuggespanns eingestellt werden.

Durch diese Maßnahmen wird der Soll-Lenkeinschlag eines Knickwinkelreglers dynamisch begrenzt, sodass sich keine Knickwinkelgeschwindigkeiten ergeben, die über den vorgegebenen Grenzwerten bzw. den vorgegebenen Grenzen liegen. Die Ober- und Untergrenze für den Soll-Lenkeinschlag werden über ein Modell aus der Ober- und Untergrenze für die Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit und

Fahrzustandsgroßen berechnet. Es kann beispielsweise gewählt werden: Untergrenze Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit = - Obergrenze Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit. Die Berechnung kann mittels der folgenden Formeln erfolgen:

Dabei ist:

5 max die Obergrenze für den Lenkeinschlag;

5 min die Untergrenze für den Lenkeinschlag;

Y max die vorgegebene Obergrenze für die Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit;

V min die vorgegebene Untergrenze für die Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit;

v die Fahrzeuggeschwindigkeit;

γ der Knickwinkel;

\ der Abstand zwischen den Achsen des Zugfahrzeugs;

\ 2 der Abstand zwischen Anhängerkupplung und dem Mittelpunkt der Räder des

Anhängers; und

der Abstand zwischen Hinterachse des Zugfahrzeugs und der Anhängerkupplung.

Es ist vorteilhaft, wenn die Grenze für die Knickwinkelgeschwindigkeit abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Fahrgeschwindigkeit des Gespanns eingestellt werden kann. Die Fahrzeuggeschwindigkeit für das Modell kann die Ist- Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine

Kombination aus beiden sein. Der Knickwinkel für das Modell kann der Ist-Knickwinkel oder der Soll-Knickwinkel oder eine Kombination aus beiden sein. Über das Modell wird sozusagen berechnet, welcher Betrag an Stellgröße zur Verfügung steht, wobei auch nur diese Stellgröße benutzt wird. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine direkte Absicherung gegen zu hohe Knickwinkelgeschwindigkeiten. Dadurch ist man in der Lage den Wunschknickwinkel mit höchstmöglicher Performance einzuregeln, wobei eine Situation in der Instabilitäten oder andere Probleme auftreten können, wirksam vermieden werden kann.

Als Lenkaktuatoren kommen eine Vielzahl von elektronischen Servolenkvorrichtungen, insbesondere eine EPS(electric ßower steering)-Lenkung oder eine AFS(active front steering)-Lenkung jedoch auch Steer-by-wire-Lenkungen in Frage.

Somit werden zur Begrenzung der Knickwinkelgeschwindigkeit folgende

erfindungsgemäße Ausgestaltungen vorgeschlagen: - Begrenzung der Änderungsrate des Soll-Knickwinkels für einen bestehenden, d. h. den ersten Knickwinkelregler;

- Begrenzung der Knickwinkelgeschwindigkeit über mindestens einen zweiten bzw. weiteren Regler, der parallel zu einem ersten oder bestehenden Knickwinkelregler geschaltet ist;

- Regelung des Knickwinkels über einen Kaskadenregler mit Winkel und

Geschwindigkeit; und

- Modellbasierte Begrenzung der Stellgröße Lenkeinschlag eines bestehenden bzw. ersten Knickwinkelreglers.

Die vorgeschlagenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können selbstverständlich auch untereinander kombiniert eingesetzt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend sind anhand der Zeichnung prinzipmäßig

Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuggespanns mit einem

angedeuteten Einspurmodell zur Verdeutlichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer ersten

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 3 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer zweiten

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 4 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer dritten

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Figur 5 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer vierten

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Figur 1 ist zur Verdeutlichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ein

Kraftfahrzeuggespann oder Fahrzeuggespann 1 umfassend ein Zugkraftfahrzeug 2 und einen daran angekoppelten Anhänger 3 gezeigt. Die Räder der Fahrzeuge 2 und 3 sind mit dem Bezugszeichen 5 versehen. Das Zugkraftfahrzeug 2 weist als Lenkaktuator ein nicht näher dargestelltes Lenksystem, welches beispielsweise als EPS(electric ßower steering)-Lenkung oder AFS(active front steering)-Lenkung ausgeführt sein kann, und von diesem lenkbare Räder 5a, 5b auf. Das Zugkraftfahrzeug 2 ist mit einer

Anhängerkupplung 4 versehen. Vereinfacht ist in Figur 1 ein Einspurmodell des

Fahrzeuggespanns 1 gestrichelt angedeutet. Zwischen dem Zugkraftfahrzeug 2 und dem Anhänger 3 ist ein Knickwinkel γ vorhanden. Der Radlenkwinkel der lenkbaren Räder 5a, 5b des Zugkraftfahrzeugs 2 ist mit δ bezeichnet. Zwischen dem

Zugkraftfahrzeug 2 und dem Anhänger 3 ist ein Knickwinkel γ vorhanden. Die Länge \-\ bezeichnet den Abstand zwischen den Achsen des Zugkraftfahrzeugs 2. Die Länge l 2 bezeichnet den Abstand zwischen der Anhängerkupplung 4 und einem Mittelpunkt zwischen den Rädern 5 des Anhängers 3. Die Länge 2 bezeichnet den Abstand zwischen einer Hinterachse des Zugkraftfahrzeugs 2 und der Anhängerkupplung 4.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Regelung des Knickwinkels γ bei der

Rückwärtsfahrt des Fahrzeuggespanns 1 , umfassend das Zugkraftfahrzeug 2 mit dem Anhänger 3, mittels eines ersten Knickwinkelreglers 6 (siehe Figur 2), welcher einen Soll-Lenkeinschlag 5 so n von den lenkbaren Rädern 5a, 5b des Zugkraftfahrzeugs 2 bestimmt und über den Lenkaktuator des Zugkraftfahrzeugs 2 regelt, um einen vorgegebenen Soll-Knickwinkel γ 30 ιι des Fahrzeuggespanns 1 zu erreichen,

vorgeschlagen, wobei die Änderungsgeschwindigkeit des Knickwinkels γ derart begrenzt wird, dass die maximal verfügbare Stellgeschwindigkeit des Lenkaktuators ausreicht, so dass die Bewegung des Anhängers 3, insbesondere über einen

vorgegebenen Fahrgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeuggespanns 1 , dem Soll- Knickwinkel Ysoii folgt.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Figur 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei wird der Soll- Knickwinkel Ysoii und seine Änderungsgeschwindigkeit, insbesondere in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugsgespanns 1 (nicht dargestellt), begrenzt, bevor er an den ersten Knickwinkelregler 6 übergeben wird. Wie aus Figur 2 weiter ersichtlich, erhält der erste Knickwinkelregler 6 eine Knickwinkeldifferenz v d iff (Regeldifferenz zwischen Soll-Knickwinkel γ 30 ιι und Ist-Knickwinkel γ) als

Eingangssignal, wobei die Änderungsrate des Soll-Knickwinkels γ 30 ιι begrenzt wird, bevor die Knickwinkeldifferenz Y diff mittels des Ist-Knickwinkels γ gebildet wird. Der erste Knickwinkelregler 6 liefert als Ausgangssignal den Soll-Lenkeinschlag 5 SO II- Der Soll- Lenkanschlag ösoii gibt einen Stellwert für den Lenkaktuator vor.

In Figur 3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist ein als Knickgeschwindigkeitsregler 7 ausgeführter zweiter Regler parallel zu dem ersten Knickwinkelregler 6 geschaltet. Der Soll-Lenkanschlag δ 30 ιι wird aus einer Addition eines ersten Soll-Lenkanschlags δ 30 ιι_ι des ersten Knickwinkelreglers 6 und eines zweiten Soll-Lenkanschlags 5 so n_2 des Knickwinkelgeschwindigkeitsreglers 7 gebildet. Der Knickwinkelgeschwindigkeitsregler 7 wird aktiv, sobald die

Änderungsgeschwindigkeit des Knickwinkels γ einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Dieser vorgegebene Grenzwert kann in Abhängigkeit von der

Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeuggespanns 1 eingestellt werden (nicht dargestellt). Der Knickwinkelgeschwindigkeitsregler 7 sorgt dafür, dass die

Knickwinkelgeschwindigkeit innerhalb der vorgegebenen Grenzen bleibt. Der

Knickwinkelgeschwindigkeitsregler 7 kann zum Beispiel als PID-Regler ausgeführt sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die negierte Knickwinkelgeschwindigkeit durch eine Totzone 8 geführt und dann als Knickwinkelgeschwindigkeitsdifferenz Y diff an den Knickwinkelgeschwindigkeitsregler 7 übergeben.

In Figur 4 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei wird als der erste Knickwinkelregler ein Kaskadenregler 6.1 verwendet. Wie aus Figur 4 ersichtlich, wird in dem Kaskadenregler 6.1 aus der Regeldifferenz Ydiff zwischen dem Soll- Knickwinkel Ysoii und dem Ist-Knickwinkel γ über einen ersten Teilregler 6.1 a des

Kaskadenreglers 6.1 eine Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit Y soN ermittelt, welche auf vorgegebene Grenzwerte begrenzt wird, wonach eine Regeldifferenz zwischen der begrenzten Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit Y soN und der Änderungsgeschwindigkeit des Ist-Knickwinkels γ also eine Knickwinkelgeschwindigkeitsdifferenz Y diff gebildet und an einen Eingang eines zweiten Teilreglers 6.1 b des Kaskadenreglers 6.1 übergeben, welcher schließlich den Soll-Lenkeinschlag 5 SO II berechnet.

Die vorgegebenen Grenzwerte können dabei in Abhängigkeit von der

Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeuggespanns 1 eingestellt werden (in Figur 4 nicht dargestellt).

In Figur 5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Wie aus Figur 5 ersichtlich, wird der Soll-Lenkeinschlag 5 so n_3 des ersten Knickwinkelreglers 6 mittels eines Modells 9 für eine Obergrenze Y MAX und eine Untergrenze V min der Soll- Knickwinkelgeschwindigkeit Y S0|I dynamisch begrenzt. Die Obergrenze Y MAX und die Untergrenze V min der Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit γ 30|ι wird in Abhängigkeit von der

Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeuggespanns 1 eingestellt. Das Modell 9 erhält als Eingangssignale den Ist-Knickwinkel γ, die Fahrgeschwindigkeit v des

Fahrzeuggespanns 1 und die Obergrenze Y MAX bzw. die Untergrenze Y MIN der Soll- Knickwinkelgeschwindigkeit Y S0|I und ermittelt daraus als Ausgangssignale Ober- und Untergrenzen 5 max , 5 mir , für den Soll-Lenkeinschlag 5 so n. Im vorliegenden

Ausführungsbeispiel gilt: Untergrenze V min der Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit γ 50|ι = -

Obergrenze Y MAX der Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit γ 30|ι . Eine andere Wahl dieser

Größen ist selbstverständlich ebenfalls denkbar. Eine Begrenzung 10 erhält dazu aus dem ersten Knickwinkelregler 6 als Eingangssignal u des berechneten Soll- Lenkeinschlag 5 SO II_3 sowie aus dem Modell 9 die Obergrenze 5 max des Soll- Lenkeinschlags ösoii als Eingangssignal up und die Untergrenze 5 m in des Soll- Lenkeinschlag ösoii als Eingangssignal lo und ermittelt daraus den an den Lenkaktuator zu übergebenden Soll-Lenkeinschlag 5 so n als Ausgangssignal y.

Die Berechnung des Modells 9 kann mittels der folgenden Formeln erfolgen:

Dabei ist:

5 max die Obergrenze für den Lenkeinschlag;

5 min die Untergrenze für den Lenkeinschlag;

Y max die vorgegebene Obergrenze für die Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit γ 30|ι ;

V min die vorgegebene Untergrenze für die Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit γ 30|ι ;

v die Fahrzeuggeschwindigkeit;

γ der Knickwinkel;

der Abstand zwischen den Achsen des Zugfahrzeugs;

\ 2 der Abstand zwischen Anhängerkupplung und dem Mittelpunkt der Räder des

Anhängers; und

\ \ 2 der Abstand zwischen Hinterachse des Zugfahrzeugs und der Anhängerkupplung.

Die in den Figuren 2 bis 5 beschriebenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können selbstverständlich auch miteinander kombiniert werden.

Bezugszeichenliste

1 Fahrzeuggespann

2 Zugkraftfahrzeug

3 Anhänger

4 Anhängerkupplung

5, 5a, 5b Räder

6, 6.1 erster Knickwinkelregler

7 Knickwinkelgeschwindigkeitsregler

8 Totzone

9 Modell

10 Begrenzung

v (Ist-)Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Fahrgeschwi δ Radlenkwinkel

γ Knickwinkel, Ist-Knickwinkel

, l 2 , Ii2 Längen

Ysoii Soll-Knickwinkel

ösoii, 5 SO ii_3 Soll-Lenkeinschlag

ösoiij erster Soll-Lenkeinschlag

5 SO ii_2 zweiter Soll-Lenkeinschlag

5 max , up Obergrenze Lenkeinschlag

5 m in, lo Untergrenze Lenkeinschlag

Ydiff Regeldifferenz, Knickwinkeldifferenz

Y diff Knickwinkelgeschwindigkeitsdifferenz

Y soN Soll-Knickwinkelgeschwindigkeit

Y max Obergrenze für die Knickwinkelgeschwindigkeit

V min Untergrenze für die Knickwinkelgeschwindigkeit u Eingangssignal

y Ausgangssignal